模型三十九 与碱性岩有关的浅成低温热液型金矿床找矿模型
一、概 述
“浅成低温热液”这一术语可追溯至1922 年，是由美国学者 W. Lindgren 在对热液矿床按其形成的温度和深度进行分类研究时首次提出的。在其 1933 年给出的定义中， “浅成低温热液”用来规范流体的来源、成矿深度和成矿温度等。该词具有浅成热液和低温热液的双重涵义，即地壳深部热液上升到浅部 ( ＜1. 5km) ，在较低温度 ( 50 ～ 200℃) 和压力条件下形成的矿床，矿床形成的温度与其形成深度一般为正消长关系。我国的一些地质学家曾将浅成低温热液型金矿床称为陆相火山岩型金矿床、火山 － 次火山岩型矿床等，强调的是火山 － 岩浆本身的热液系统，同时也注重成矿地质环境的低温、浅成等特点。目前，浅成低温热液金矿的基本含义包括: 在低温 ( ＜ 300℃) 、低压 ( 10 ～50MPa) 条件下，以大气降水为主的低盐度成矿流体，在火山 － 浅成岩体系统浅部由热液活动形成的矿床; 矿化作用主要发生在火山活动晚期，最终定位于火山地热系统波及范围内。从这种意义上说，浅成低温热液金矿包括了火山岩型、次火山岩型以及部分斑岩型金矿床。这类矿床因规模大、分布广，已经引起了国内外同行的广泛关注 ( 卿敏等，1993; 刘应龙，1999; 陈根文等，2001; 江思宏等，2004; 胡朋等，2004; 郭玉乾等，2009; 王洪黎等，2009) 。
已有资料初步显示，浅成低温热液型金矿床主要形成于岩浆弧及弧后的张裂带，主要集中产在环太平洋、地中海 － 喜马拉雅和古亚洲 3 个巨型成矿域，伴生矿种较多，主要是银、铜、铅、锌矿床。表 1 列出了部分代表性金矿床。
表 1 全球部分重要浅成低温热液型金矿床及其储量
资料来源: P. Laznica，2006; 吴美德，1993
20 世纪 80 年代，浅成低温热液型金矿床被划分为低硫化型和高硫化型; 或者划分为明矾石 － 高岭石型 ( 酸性硫酸盐型) 和冰长石 － 绢云母型 ( 低硫化型) 。在此基础上，N. C. White 等 ( 1990) 系统总结了低硫化和高硫化低温热液矿床的特征。G. Corbett ( 2002) 将低硫化型矿床进一步划分为岩浆弧型和裂谷型两类，然后再根据矿床形成深度和矿物组合将岩浆弧型划分为石英 － 硫化物 Au ± Cu型 ( 如凯利安矿床、拉多拉姆矿床) 、碳酸盐 － 贱金属 Au 型 ( 如安塔莫凯矿床) 、低温热液石英脉Au － Ag 型 ( 如伊迪克里克矿床) 等矿床 ( 表 2) 。这些矿床在形成深度、矿物组成、围岩蚀变等方面都存在较大差异。裂谷型低硫化浅成低温热液矿床，如日本的菱刈，由冰长石 － 绢云母型 Au － Ag矿石组成，形成于岩浆弧或弧后的裂谷环境，它不仅产有石英 － 硫化物 Au ± Cu 型矿体，而且还产有多金属 Au ± Ag 型矿体。
表 2 不同类型低温热液金矿床的主要特征
资料来源: G. Corbett，2002
从矿床空间展布看，上述各类低硫化型低温热液矿床也具有一定的分带性和叠置的情况。一般来说，表 2 中列出的前 3 种低硫化型矿床随时间推移而渐次更替，石英 － 硫化物 Au ± Ag 型矿床产在最深部，靠近斑岩型铜金矿床，其次为碳酸盐 － 贱金属型 Au 矿床，再次为浅成低温热液石英脉型金银矿床。浅成低温热液石英脉 Au － Ag 矿床最靠近地表。例如，在巴布亚新几内亚的莫罗贝金矿田，哈马塔 ( Hamata) 石英 － 硫化物金矿床处在最深部位，希登瓦利 ( Hidden Valley) 、凯里门盖和 “上脊”( Upper Ridges) 碳酸盐 － 贱金属型矿床处在中间部位，伊迪克里克 ( Edie Creek) 富矿的浅成低温热液石英脉型 Au 矿床则是在更靠近地表的部位。此外，凯里门盖矿床显示数百米规模的垂直分带，从石英 － 硫化物 Au ± Cu 型，到碳酸盐 － 贱金属 Au 型，最高部位和侧向为浅成低温热液 Au － Ag矿化型，所有这些矿床都产在一条断层与爆破角砾岩筒边缘的接触部位。
二、地 质 特 征
1. 区域地质背景
从大地构造环境上看，浅成低温热液型金矿床主要产于会聚构造环境，形成于板块俯冲带上盘大陆边缘及岛弧的岩浆弧和弧后岩浆带。智利的高硫化型与低硫化型金矿床表明，它们的形成在构造背景上具有一定的差异。高硫化型矿床形成的构造背景为: 板块垂直俯冲，俯冲倾角中等，区域应力场为弱挤压或扭压性质，板块聚合速度快。而低硫化型矿床形成的构造背景为: 板块斜向俯冲，俯冲倾角较陡，区域应力场为中等，板块聚合速度较快。
大多数情况下，浅成低温热液矿床在空间和时间上与陆相火山岩或次火山岩侵入体有关。一般是中心型到近源型，主要产于中性到酸性火山环境中，还可以产在双峰式火山岩套中，很少产在基性火山岩中。在钙碱性或碱性岩套内也产有重要矿床。总体来说，该类型矿床产在 I 型或 A 型岩浆岩、在某种程度上显示出碱金属富集的岩套中，成因与岩浆岩关系密切，成岩、成矿时代接近。
岩浆岩主要为钙碱性岩或斑岩。与成矿有关的岩浆组分具高钾特征。例如，环太平洋地区浅成低温热液金矿床与钾质火山岩密切相关。与成矿有关的侵入岩对矿床成矿系统的贡献主要取决于岩浆的来源、岩浆分异过程控制挥发组分能力和出溶组分能力 3 个关键因素。
2. 矿床地质特征
( 1) 矿体产状
矿体主要呈条带状脉、复合矿脉、裂隙网脉和席状脉产出 ( 图 1) 。矿体很少能够充满整个脉体构造，沿走向和倾向被不够品位的矿脉和脉石包围。矿化一般形成于较浅的位置，但延深大，可达 500 ～ 1000m 以上，其中美国科姆斯托克、克里普尔克里克矿床垂向矿化范围超过 1km。
对于低硫化矿床而言，矿化以开放孔隙和孔洞充填为特征，通常为陡壁脉、层状脉充填物，并有多期角砾岩化;近地表处为网状脉或浸染状矿化，具体取决于当地赋矿岩石的原生和次生渗透性。
对于高硫化矿床而言，矿化一般为浸染状，或者产在白云母 － 叶蜡石蚀变中，或者产在石英脉中; 开放孔隙和孔洞充填不常见; 矿化通常与前进泥质蚀变有关。
( 2) 蚀变类型
主要蚀变类型有硅化、碳酸盐化、黏土化、冰长石化和明矾石化。不同矿床蚀变类型大体相同，在空间呈现规律性的分带。
1) 硅 化: 硅 化是 浅 成 低 温 热液 金 矿床的 常 见 蚀变。“灰硅石”是隐伏矿体的指示标志。
图 1 智利埃尔印第奥矿床剖面图( 引自戴自希，1990)
2) 碳酸盐化: 碳酸盐化是碳酸盐 － 贱金属 Au 矿床的特征之一。碳酸盐化在空间上常出现分带现象，表现为地壳较高部位以铁碳酸盐为主 ( 菱铁矿) ，到中间部位变为以锰碳酸盐 ( 菱锰矿) 、镁碳酸盐 ( 铁白云石、白云石) 为主，在最深的地壳部位为钙碳酸盐 ( 方解石) 。矿物沉淀在很大程度上起因于上升矿液与重碳酸盐水的混合，后者往往派生于高部位长英质侵入体。
3) 黏土化: 有叶蜡石化、高岭土化、蒙脱石化、伊利石化。虽然黏土化蚀变与矿体没有直接关系，但作为矿体外围蚀变，黏土化蚀变易于识别，是浅成热液矿床勘查的重要标志。对于低硫化矿床而言，水、岩比值高的地区有密集的白云母; 随着温度的降低，黏土化成为主要蚀变，气体蒸发，可以产生泥质蚀变; 它们位于由深部流体产生的蚀变周边或叠加在该蚀变之上。对于高硫化矿床而言，深部矿床中有强烈的叶蜡石 － 白云母蚀变; 浅部矿床中有块状氧化硅核 ( 通过酸淋滤和氧化硅活化而成) ，氧化硅核具狭窄的冰长石和高岭石带，向外是白云母和夹层黏土。
4) 冰长石化和明矾石化: 冰长石化是钾长石的低温变种，是一种典型的低温热液矿物，是低硫化型矿化的标志性矿物，它是金银矿化的矿体定位的重要标志。明矾石化蚀变是近矿蚀变，与矿体关系密切，是高硫化型矿化的标志矿物，指示矿体的主要赋存部位。
( 3) 矿石矿物组合
金、银是主要的矿化元素，一般形成 Au － Ag 组合的矿床，也有可能为 Ag － Pb 组合的矿床。同时，还有较高含量的 Hg、As、Sb 及微量的 Tl、Se 和 Te。Au/Ag 比值范围变化较大，银的含量明显高于金。主要矿石矿物为自然金、自然银、螺硫银矿、含银砷碲硫盐，局部有硫化物的富集。常见方铅矿、闪锌矿，铜常以黄铜矿形式出现，在有些矿床中产有硫砷铜矿、黝铜矿和砷黝铜矿，有些矿床中还产有大量的辰砂、辉锑矿和硒化物。
( 4) 成矿时代与成矿温度
浅成低温热液矿床的形成时代与所处的大地构造演化有密切的关系，成矿时代主要为中新生代。例如，据郭玉乾等 ( 2009) 报道，菲律宾的勒班陀矿床的成矿年龄为 1. 5 ～1. 2Ma，印度尼西亚莱罗基斯 ( Lerokis) 和卡里库宁 ( Kali Kuning) 矿床的成矿年龄为 4. 7Ma，阿根廷的 Agua Rica 成矿年龄为 4. 9 ～6. 3Ma，智利的拉科伊帕和埃尔印第奥矿床的成矿年龄分别为 20 ～24Ma 和 11 ～12. 5Ma。
我国东部地区除台湾的金瓜石金矿形成于更新世外，其余多数浅成低温热液金矿形成于中生代的侏罗纪—白垩纪时期，成矿年龄均在 145 ～ 67Ma 之间，如黑龙江团结沟金矿的成矿年龄为 144Ma、辽宁二道沟金矿成矿年龄为 127Ma、山东七宝山金矿成矿年龄约 124Ma、福建紫金山矿区该型金( 银) 矿床的成矿年龄在 94 ～111Ma 等，20 世纪 90 年代以来，在我国西北地区发现一大批形成于晚古生代的浅成低温热液型金矿床，如新疆阿希金矿床，其成矿时代为 ( 275 ±5) Ma。
低温热液型金矿床的流体包裹体研究表明，成矿温度一般在 200 ～ 300℃，平均温度为 240℃ 左右，盐度一般低于 3% ( NaCl) ( 质量当量) 。
( 5) 矿床空间分带
英国矿床学家 R. H. 西里托 ( 1997) 指出，在火山岩区许多斑岩型铜矿系统高部位多发育有浅成热液贵金属矿脉和含硫砷铜矿块状硫化物矿脉。它们发育在上部泥化蚀变带内，是斑岩型铜矿床系统上部火山岩段的一个组成部分，它们共同组成火山岩区的热液系统。他认为，在低温热液矿床下可能有斑岩型铜矿。这种低温热液系统与斑岩系统在空间上相互套叠。一个典型实例是，菲律宾勒班陀高硫化型浅成低温热液矿床产在远东南斑岩型铜金矿床之上 ( 图 2) 。
图 2 菲律宾勒班陀矿床 ( 浅成低温热液型) 与下伏远东南 ( 斑岩型) 铜金矿床的关系( 引自 A. Jr. Arabis 等，1995)
从成矿作用来看，套叠作用是十分重要的。因为通过两种或更多种矿化环境产物的叠加，会生成新的特大型矿床。套叠作用可导致以侵入体为中心的系统早期沉淀的金属受到热液淋滤，发生再富集。从勘查角度看，这种套叠模型提示我们，在浅成低温热液金矿床的深部，要注意寻找斑岩型矿床。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
关于此类矿床成因，L. J. 布坎南 ( 1981) 对北美西南部 60 多个矿床进行了对比研究，从矿床容矿围岩、成矿时代、裂隙构造、金属垂向分带等 14 个方面，总结了低温浅成热液金矿床的特征，进而提出了墨西哥瓜纳华托矿床综合性浅成热液金银矿床成矿模式 ( 图 3) 。A. 潘捷列耶夫 ( 1988) 曾以加拿大科迪勒拉的浅成热液金—银矿床为例，介绍了该类型矿床的成因模式。在该文中，也引用了L. J. 布坎南 ( 1981) 提出的成因模式。
图 3 墨西哥瓜纳华托浅成火山热液金银矿床成矿模式理想剖面图( 引自 L. J. 布坎南，1981)
该模型示出了浅成热液矿床的垂直和水平矿化分带。在古地表附近是玛瑙和黏土矿物，向深处变为无矿方解石，然后是石英和方解石，再向下是石英、方解石、冰长石和贵金属，最后在更深层位上变为石英、冰长石和贱金属。上部贵金属和下部贱金属之间的分界面是流体周期性的沸腾面。沸腾作用形成爆破的角砾，在断裂附近形成细脉和网脉，从而形成一个处在沸腾面以上的漏斗状构造系统，及由下部大脉构造和上部小脉、网脉组成的构造体系。在这个界面上，CO2、H2S 为蒸气相，剩余流体中 pH 值升高，温度略有降低，氧逸度略升高。由于发生沸腾作用，首先是贱金属沉淀，然后是银的硫化物沉淀，最后是金的沉淀。由于断裂系统的周期性裂开，引起周期性的沸腾，并在静水压力条件所允许的深度以下引起矿物沉积，从而在矿床内形成角砾岩化和条带状矿脉充填。这个模式将矿物分带、蚀变分带与矿床成因有机地结合起来。
R. B. 伯杰 ( 1983) 曾对此类矿床的成因提出了 3 种模式: ①热泉沉积模式，该模型认为贵金属是在热液系统的近地表部分沉积的，这一部分的热液系统在地表的表现形式是热泉、喷气孔和间歇喷泉，矿化作用发生在喷口之下很浅的地带和/或在角砾岩内; ②叠置对流模型，该模型认为贵金属是在较冷的地表腔与热液腔界面上或沿界面沉积的，形成侧向分带; ③封闭对流腔模型，由于垂向对流，贵金属沿连续的垂直带沉积。
近年来，Heinrich ( 2004) 、Jones 等 ( 2005) 等先后提出了等温退缩 － 蒸气收缩模式和蒸气冷却式。这两种模式思路基本一致，认为深部熔融的岩浆释放出富含 Au、Cu 等成矿元素的岩浆流体蒸气，这些蒸气分离出少量的富含 FeCl2卤水和大量低盐度的富含 H2S、SO2、Cu、As、Au 等水蒸气，在随后的冷却收缩过程中高温蒸气中的硫铁比值增大，黄铁矿沉淀，形成贫铁富硫的液相流体，这种低盐度的岩浆热液流体能在较低温度下携带高浓度的 Au 至浅成低温环境。这些流体携带金属物质，沿构造通道或岩相界面侧向迁移，由于发生流体沸腾，岩浆流体与大气降水混合，Cu、Au 等沉淀，从而形成浅成低温热液矿床。
G. Corbett ( 2002) 建立了低硫化型和高硫化型浅成低温热液型金矿床产出的构造环境、成矿流体的演化模式，以及各亚类矿床的空间相互关系 ( 图 4) 。
低硫化低温热液 Au － Ag ± Cu 矿床的发育源自于近中性的稀释流体，这种流体主要为热液循环单元内的天水，通常受相当大深度处的矿源侵入岩的驱动。因此，低硫化矿床一般主要发育在被活化的扩容构造环境，其常见特征主要是由多次热液矿物沉积事件构成的条带状矿脉。有些矿物沉积事件主要源自于岩浆来源的含金流体，在深部循环的天水携带有岩浆组分时，会导致低品位金矿化的形成，而在浅部循环的天水有时是无矿的。地下水系统可能会向下涌入热液系统，或者是与热液循环单元相互作用，成为矿质淀积过程的一种重要特征 ( 图 4) 。
图 4 低硫化型与高硫化型浅成低温热液型金矿床产出的构造环境与成矿流体的演化( 引自 G. Corbett，2002)
2. 找矿标志
关于浅成低温热液矿床的找矿模型与标志，国外有众多文献论述，这里以戴自希 ( 1990) 的资料为基础，进一步总结此类矿床各类找矿标志。
( 1) 地质构造找矿标志
1) 从整个环太平洋构造 － 成矿域来看，无论是高硫化型还是低硫化型的浅成低温热液矿床，它们所处的地质构造部位大体相同。浅成低温热液金矿床往往产在岛弧和大陆边缘环境。根据现代火成岩的分布及其类型，可以识别出早先的汇聚板块的边缘或岛弧环境。
2) 浅成低温热液矿床往往与火山活动形成的火山机构和由火山作用形成的构造有关，常常形成于破火山口环境中，因此，在区域勘查中要注意古火山机构的识别，尤其是火山中心、破火山口、火山洼地、火山穹窿等。
3) 由于破火山口往往有火山角砾岩筒，矿体产在破火山口中的角砾岩带或破火山口周边的放射状及环状断裂中。这种破火山口在地貌上常形成低平火山口，并且被季节性湖泊所占据。
4) 多数浅成低温热液矿床是在浅部形成的。因此，在已知深剥蚀地区的远景不大。剥蚀深度可以根据保存下来的火山岩范围和侵入体的性质及规模估算出来。根据矿脉充填类型和充填程度、蚀变类型和蚀变强度、流体包裹体的成矿温度，可以推测矿体在现代地表以下的深度。
( 2) 基底找矿标志
中、新生代火山岩层之下的基底地层是控矿的重要因素之一。因此，能否形成浅成低温热液矿化的主要因素不是火山岩的分布，而是地表以下的深部侵入体的分布。一般认为，基底地层为金矿化提供了有利的条件。一是地层含金性为金矿化提供部分金的来源; 二是基底的张性断裂、裂隙为矿液运移和沉淀提供了良好的场所。例如，在日本菱刈金矿床，新第三纪火山岩之下的基底为白垩纪至老第三纪，主要为黑色页岩和砂岩组成的四万十群。原来只考虑在新第三纪安山质凝灰岩中勘查此类矿床，后令人惊奇地在四万十群中发现高品位矿脉，并在四万十群与安山岩类不整合面上赋存富矿。由于基底突起所产生的 NEE 向裂隙，导致热液流入，而基底突起的原因是侵入体斑岩岩浆所致。因此，在寻找此类矿床时，在大面积火山岩中要有基底的出露，并在其界面附近基底有隆起带和构造窗，以及基底上的火山构造洼地，尤其是火山洼地内，带有隆起结晶基底的上升断块的边缘部分，找矿远景较大。
( 3) 岩石学找矿标志
1) 偏酸性的火山岩 ( 安山岩和英安岩类) 发育的地区，地热系统发育，岩浆活动为热液活动提供了热源，促进热液的对流循环，并把岩浆组分带到热液系统中。国外大量研究表明，富碱的火山岩往往具有相同的地球化学特征，即具有异常高的氧逸度和富含挥发分。因此，应当确定区域陆相火成岩区的范围，即火山岩和侵入岩，其中钙碱性火成岩区远景最大。
2) 浅成低温热液矿床在空间上往往与隐爆角砾岩有关。它是次火山作用的产物，形成于次火山岩岩枝顶部，依据岩石破碎程度和成分不同，可以划分为爆破中心带和爆破外侧破碎带。中心带角砾圆滑且粒径小，成分复杂，胶结物含量多于角砾成分，表现为基底胶结，角砾岩多出现硅化蚀变和重结晶现象。金及金 － 银矿化多与爆破中心有关，矿体形成于爆破中心，爆破外侧破碎带角砾多为围岩角砾，成分较为单一且粒径较大，角砾棱角清楚，胶结物较少，金及银多金属矿化多发生在外侧破碎带中，矿体多呈脉状和网脉状 ( 郭玉乾等，2009) 。
( 4) 蚀变找矿标志
浅成低温热液矿床的蚀变较为常见，范围较宽，单凭某种蚀变很难准确地确定矿化范围。但低pH 值蚀变矿物组合的分布范围与下伏矿体的大小成正相关。据此可以确定矿化远景的范围。其中，矿物组合包括下列某几种或全部矿物: 明矾石、绢云母、伊利石、冰长石、高岭土以及其他黏土矿物。这些矿物在矿体周围形成一个晕圈。例如，在墨西哥瓜纳华托地区，裂隙附近的低 pH 值蚀变矿物组合，包括伊利石、蒙脱石和埃洛石，向外过渡为绢云母、伊利石和蒙脱石。
( 5) 地球物理找矿标志
1) 浅成低温热液金矿床形态变化多端，从细脉状到大的浸染型矿床，所处的地质环境亦多种多样。因此，浅成热液金矿的地球物理特征范围较宽。伴随着矿床的热液蚀变作用常常引起岩石物性的明显变化。例如，磁化率和剩磁减弱。一般情况下，因钾的含量增加使放射性强度增大，电阻率的变化可达两个数量级，密度的增加或减小取决于围岩和蚀变作用的性质 ( R. J. Irvine 等，1992) 。
2) 航磁测量对圈定控制浅成热液金矿位置的主构造是有效的，也可探测出由热液蚀变作用而导致磁性破坏所引起的磁力低值异常。放射性测量可探测伴随着热液蚀变而产生钾的富集。滤波和图像处理方法对增强磁测和放射性数据以揭示细小构造和蚀变系统尤其有用。地面地球物理方法对圈定钻探靶区起着重要作用。井中重力测量有助于圈定主构造、基底隆起和蚀变带。埋藏的良导蚀变系统可由电阻率方法、电磁法及大地电磁法确定。
3) 从矿床发现过程来看，地球物理方法在矿体的定位中发挥了作用，其最有效的方法是 CSAMT和电阻率法。例如，日本菱刈金矿床的主要标志为: ①低电阻、高重力异常区; ②矿脉上部的黏土化蚀变、基底隆起和不整合面附近的破碎带及热泉。其中，地球物理方法在该矿床发现中起着关键的作用。
( 6) 地球化学找矿标志
1) 在区域上，与蚀变作用有关的常量元素 ( K、Na、Ca、Mg、Si) 地球化学标志，可圈定大范围的热液蚀变带，与金有关的元素可有效地圈定潜在矿化的热液系统。
2) 水系沉积物测量、土壤测量及大样可堆浸金方法 ( BLEG) ，都存在 Au、As、Sb、Hg 等元素的异常。在一些矿床中，明显存在汞的异常 ( 如印度尼西亚的凯利安金矿) 。
3) 矿床矿物和原生晕具有垂直分带性 ( 表 3) ，Hg、As、Sb 为典型矿床前缘晕元素，Mo、W、Co、Ni 为典型矿床的尾部晕元素。
表 3 高硫化型和低硫化型金 － 银矿床矿物地球化学晕的某些特点
资料来源: В. Б. Чекваидзе 等，2006
4) 近年对日本菱刈矿床的研究表明，矿体周围的蚀变岩明显存在氧同位素的分带现象，全岩氧同位素分区和石英脉的填充矿化有关 ( B. E. Taylor，2007) 。据称，氧同位素分带有可能延伸到地表，有时可延伸到盲矿体之上 200m，从而可能有效地指示深部矿化的部位。
( 7) 其他标志
从矿床空间分布来看，套叠模型揭示了斑岩型铜金矿床与浅成低温热液型金矿床的空间关系，同时将两者的成因统一起来 ( P. C. Eaton 等，1993; R. H. 西里托，1997) 。在寻找以侵入体为中心的矿化系统时，必须考虑这种套叠模式，尤其在勘查高硫化的低温热液矿床时更应注意。套叠作用的野外证据有: ①斑岩侵入体和 ( 或) 晚期岩浆玻璃质石英网状细脉 ( 最初是作为钾硅酸盐矿物组合的一部分) 上叠加有高级泥质蚀变矿物组合和高硫化矿物组合; ②保存有火山残余物，例如，在智利不少地区容易识别出扇形塌陷。在野外缺少地貌证据的情况下，岩屑崩落和 ( 或) 由此形成的含矿蚀变和矿化岩块的爆发产物表明，扇形塌陷影响含矿化套叠的热液系统的上部。
浅成低温热液型矿床最早由 Lindgre 于 1922 年提出，最初是指产于地壳浅部环境的Au，Ag 等贵金属、贱金属、Hg，Sb，以及 S、高岭石、明矾石等非金属矿床。1933 年重新提出浅成低温热液型矿床是指在地壳浅部 ( 一般小于 1. 5km) 、较低温度 ( 一般为100 ～ 300°C，少数情况下可以大于 350°C) 和较低压力 ( 一般为 n × 106Pa) 条件下形成的热液型金矿床，主要指产于陆相火山岩中的浅成低温金矿床，部分浅成低温热液型金矿床可能产于非火山岩中。浅成低温热液型矿床的范围包括种类繁多的贵金属、贱金属、汞、辉锑矿等矿床，然而其中浅成低温热液型金矿床已经是世界上最为重要的金矿床类型之一。
对浅成低温热液型矿床的系统性研究始于 20 世纪 80 年代，Berger ( 1983) 进一步明确了浅成低温热液型矿床的概念，提出浅成低温 ( epithermal) 热液型矿床是指赋存于陆相火山岩中，由岩浆驱动大气降水热液活动 ( 可混有岩浆热液) 而形成的矿床，其温度低于 300℃，压力为 n × 107Pa。浅成低温热液成矿系统的主要成矿元素是 Au，Ag，Cu，Pb，Zn 等，当以 Au 为主或伴生 Ag 时，称为浅成低温热液型金矿床; 当以 Cu，Pb，Zn 为主时，称为浅成低温热液型多金属矿床。如果将浅成低温热液作为一个成矿流体系统，当成矿流体喷出地表时所形成的矿床称为热泉型矿床 ( 郭光裕等，1993) 。
不同的学者从不同角度探讨了浅成低温热液型矿床形成的分类和特征，如胡受奚等( 1997) 结合我国浅成热液型矿床的基本特征和构造环境，探讨了其分类; 刘连登等( 1999) 从角砾/网脉-斑岩成矿体系角度，初步总结了我国浅成低温热液型矿床的基本特征。Qin 等 ( 2002) 总结了我国新疆北部浅成热液型矿床的基本特征。Bonham ( 1986)将浅成低温型金矿床划分为低硫化型和碱性岩型; Heald 等 ( 1987) 将其划分为明矾石-高岭石型 ( 酸性硫酸盐型) 和冰长石-绢云母型; Hedenquist 等 ( 1994，1996) 提出了高硫化型 ( high sulfidation) 和低硫化型 ( low sulfidation) 的分类方案，其中高硫化型相当于 Heald 等 ( 1987) 划分的明矾石-高岭石型，由酸性、氧化的热流体形成; 低硫化型相当于冰长石-绢云母型，由近中性、还原的热流体形成。Corbett ( 2002) 在研究了环太平洋地区，尤其是西南太平洋地区岩浆弧环境中浅成低温热液型金矿床和斑岩型 Cu-Au 矿床的关系后，将低硫化型浅成低温热液型金矿床进一步分为岩浆弧型和裂谷型，其中岩浆弧型进一步划分为石英-硫化物 Au ± Cu 型、多金属Au-Ag 型、碳酸盐-贱金属 Au 型、浅成低温石英 Au-Ag 型四种类型，而裂谷低硫化型主要指冰长石-绢云母 Au-Ag 型。
在对浅成低温热液型金矿床成因的理解不断深入的同时，对该类型的找矿和勘查也取得了显著效果，自 20 世纪的 80 ～90 年代以来相继发现的一批大型、超大型金矿床中，近一半是浅成低温热液型金矿床，如日本的菱刈金矿、菲律宾的碧瑶金矿、巴布亚新几内亚的利希尔金矿、波尔盖拉金矿、斐济维提岛金矿、新西兰北岛金矿、美国麦克劳林金矿、智利埃尔印第奥金矿、多米尼加的旧普韦布洛金矿及中国的福建紫金山金矿和台湾金瓜石金矿等。到 20 世纪 70 年代，世界已经发现了 19 个储量超过 100t 的浅成低温热液型金矿( Chen et al. ，2003) ，浅成低温热液型金矿床已经成为重要的金矿勘查对象。从已发现的浅成低温热液型金矿床产出情况看，主要分布于环太平洋地区、地中海-喜马拉雅带和蒙古-鄂霍次克带。在我国可以大致分为三个主要浅成低温热液型金矿成矿区，一是新疆阿勒泰地区，二是东南沿海地区，三是东北地区。五凤、五星山金矿床就是位于东北地区的典型浅成低温热液型金矿床。
一、概 述
与碱性岩有关的浅成低温热液金矿床是泛指与碱性岩浆活动有关的浅成热液富金矿床，与金矿床有关的碱性岩主要是指那些钾、钠含量与硅、铝含量相比相对过剩的一套从基性 ( 超基性) 到酸性、从 ( 中) 浅成侵入岩 ( 次火山岩) 到喷出岩的碱性系列岩石。这类矿床通常具有以下几个特点:①是与高碱质 ( Na2O + K2O) 和富挥发性组分的碱性岩 ( 碱性流体) 有关的热液金矿床; ②含 Au －Ag 碲化物; ③自然金成色高，矿石 Au / Ag 比值高; ④具典型的石英 + 钾长石碳酸盐 ± 萤石 ± 冰长石 ± 钒云母蚀变矿物组合; ⑤矿床中硫和贱金属元素 ( Cu － Pb － Zn) 含量相对较低，常含硫酸盐( 天青石、重晶石等) 及氧化物矿物 ( 赤铁矿、磁铁矿及镜铁矿) 。这类矿床因其形成的独特的岩浆作用和构造环境而引起了人们的注意。
这类矿床主要分布在北美科迪勒拉造山带东缘，包括从加拿大到墨西哥北部的 SN 向延伸带 ( 图1) 以及大洋洲东北部的巴布亚新几内亚和斐济。典型矿床有美国科罗拉多州的克里普尔克里克( Cripple Creek) 、蒙大拿州的佐特曼 － 兰达斯基 ( Zortman － Landusky) ，巴布亚新几内亚的拉多拉姆( Ladolam) 和波尔盖拉 ( Porgera) ，斐济的恩佩罗 ( Emperor) 等 ( 表 1) 。中国近年来在山东、河北、内蒙古、江苏等地也发现了不少此类大、中型金矿。
表 1 某些与碱性岩有关的金矿床
资料来源: R. H. Sillitoe，2002
二、地 质 特 征
1. 构造背景
大多数含矿碱性岩的形成都与区域性地壳裂解活动有关，均出现在岛弧地区，岩浆侵位发生在俯冲期间或俯冲期后，弧后位置、张性环境和俯冲时期对矿化最为有利。
图 1 北美科罗拉多州和新墨西哥州与碱性岩有关的金矿床位置图( 引自 K. D. Kelley 等，2002)
北美西部的碱性岩金矿与拉拉米造山运动有关。在拉拉米运动末期，构造环境发生了重大转变，由挤压变为拉伸，拉伸导致形成格朗德河裂谷，大多数碱性岩及相关的金矿床都形成于这个构造转变期，产于 18 亿 ～16. 5 亿年或 14 亿年形成的 NE 向构造与 11 亿年形成的 SN 向构造交汇处。
太平洋西南面、大洋洲的东北部也含有一些与碱性岩有关的大型金矿床和金 － 铜矿床。该区的构造环境是太平洋板块沿美拉尼西亚海槽向南西方向俯冲。在渐新世和中新世出现了强烈的钙 － 碱性火山作用。大约在 15Ma 前，SW 向的俯冲停止，导致板块旋转和应力重新定位，结果澳大利亚板块向北运动，因其向北俯冲在马努斯盆地中发生了弧后扩张。大约在 3. 6Ma 时，在新爱尔兰的弧前区开始了碱性火山活动。
我国与碱性岩有关的金矿床亦多位于俯冲带弧后环境，如内蒙古包头—张宣地区，由于海西—印支期西伯利亚板块与华北板块的碰撞拼贴出现拉伸作用，燕山期太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞出现伸展作用，该区就位于这两次作用形成的弧后环境中; 豫西—江苏溧水等碱性岩金矿区则位于华南板块和华北板块碰撞拼贴晚期陆内俯冲作用由挤压向伸展作用转换时期的前弧或后弧环境。
2. 岩浆作用
与碱性岩有关的金矿床产在多期侵入活动的地区，侵入活动的特点是早期为钙碱性岩侵入，随后是多期的碱性岩侵入，矿化多与碱性岩侵入活动有关。成矿主岩的岩性变化很大，它们既可能是碱性玄武岩、二长岩和正长岩，也可能是煌斑岩，另外在局部地区的淡歪细晶岩脉群内也存在金矿化。碱性火成岩的 SiO2含量变化范围较大，为 41. 5% ～ 74. 8%，即从硅不饱和到出现标准石英矿物成分。尽管各类岩石钠/钾比值变化范围很大，但是碱 ( 钠 + 钾) /硅比值很高，并且以具斑状结构为特征。与金矿有直接关系的碱性侵入岩常呈孤立的浅成 － 超浅成小岩体 ( 斑岩体) 、岩株、岩脉或岩墙，成群产出，或呈角砾筒状和管状分布于破火山口，很难形成大面积出露的岩基或岩区。美国科罗拉多州克里普尔克里克金矿与渐新世侵入杂岩体有关，该杂岩体侵位于 1. 7 ～1. 0Ga 的元古宙岩体中。矿床在空间上与响岩和煌斑岩等碱性岩关系密切 ( 图 2) 。目前认为，含金的碱性岩浆多起源于地幔，并且沿高渗透性构造带穿过岩石圈，然后上升到地壳浅部。
3. 围岩蚀变
由于受到碱性岩浆侵入的影响，出现的围岩蚀变主要有千枚岩化、青磐岩化、泥岩化、钾化、硅化、磁铁矿化等 ( 表 2) 。我国与碱性岩有关的金矿床的蚀变常表现为钾长石化、绢云母化和硅化等。热液蚀变大部分发育在含金钾长石 － 石英脉 ( 或网脉) 旁侧，构成可见的蚀变带。在一些蚀变岩型金矿体内，钾长石化沿构造裂隙分布，并且构成钾长石细脉网。一般来讲，矿体的规模与热液蚀变强度呈正相关关系，即蚀变带最发育之处也是矿体膨大部分。
表 2 与碱性岩有关的浅成低温热液金矿床地质特征
续表
资料来源: 聂凤军等，1997
图 2 美国克里普尔克里克金矿区火山杂岩体地质剖面简图( 引自 T. B. Thompson 等，1985)
4. 矿化类型
与碱性岩有关的浅成低温金矿床的矿化类型多种多样，主要有脉状、网脉状、浸染状、角砾状和层状等。T. B. Thompson ( 1992) 根据金矿体的产出部位，将美国克里普尔克里克金矿床的矿化类型分为 4 类: ①整个火山杂岩体内均有脉状矿化分布; ②角砾岩筒为主岩的浸染状矿化; ③矿区北部火山岩管内的角砾状矿化; ④矿区东部凝灰岩和沉积岩为主岩的层状矿化。美国蒙大拿州佐特曼 － 兰达斯基金矿的矿化主要在蚀变和破碎的正长斑岩体内呈网脉状、角砾状和浸染状产出。巴布亚新几内亚波尔盖拉矿床矿化呈浸染状和脉状，整个金矿化均在破火山口内产出，斐济的恩佩罗金矿床在破火山口内呈斑岩型矿化，在破火山口边部呈浅成热液金 － 碲矿脉。我国与碱性岩有关的金矿化主要在碱性岩体或岩脉群内部，或沿其内外接触带产出。矿化类型主要为细脉浸染状、钾长石 － 石英脉、石英脉和构造蚀变岩。在单个金矿床内，这几种类型空间上共存，且呈过渡关系，局部地段还构成复合型金矿体。
矿化在侵入体的构造带中可呈宽 50 ～100m、长数百米的席状脉形式出现 ( 如佐特曼、克里普尔克里克矿床) ; 在火山通道 ( 如 Mantana Tunnels、克里普尔克里克矿床) 和火山岩 ( 如克里普尔克里克矿床) 中呈浸染的扩散带; 在有利的沉积岩中还会呈层状形式出现。
5. 矿石矿物组合
矿石矿物主要有细粒含金的黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、金的碲化物，其次为黄铜矿、磁铁矿、金、铋矿物和碲矿物等。脉石矿物主要为石英、方解石，其次有冰长石、重晶石和萤石等。
与碱性岩有关的金矿床的一大特色是碲含量比较高，发育有金 － 碲化物，如碲金矿、碲银矿、碲金银矿、针碲金银矿等，硫化物相对较贫。另一特点是含钒较高，以钒云母形式存在。
6. 成矿时代
矿化大多发生在白垩纪以后。北美西部，碱性火成岩及伴随的金矿床形成于两个时期: 一是拉拉米造山作用期 ( 70 ～35Ma) ，二是由挤压向拉伸的构造环境转变期 ( 35 ～32Ma) 。大洋洲东北部与碱性岩有关的金矿床往往与更年轻的火山作用有关。中国与碱性岩有关的金矿有两个成矿期: 浅成热液型以燕山—喜马拉雅期为主，中深成脉状型以海西期 － 燕山期为主。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
卿敏等 ( 2001) 提出的成因模式认为，成矿流体或直接来自地幔深源岩浆层，或来自壳幔源高位岩浆房，或来自幔源与壳幔源的混合流体。成矿流体或单独直接沿深大断裂上升、运移，在合适构造部位沉淀成矿，或周期性地与形成晚期 ( 次火山) 小岩体 ( 岩脉) 的熔浆分别脱离源区上的侵入岩而成矿。Richards ( 1995) 根据氢、氧和硫同位素数据认为，大气降水与岩浆热液流体的混合可直接将成矿组分从高温岩浆热液体系转移到浅成低温热液体系中去，并且在其演化过程中可与围岩发生物质交换。图 3 示出了碱质含金热液体系发生演化和成矿的全过程。
图 3 与碱性岩有关的低温浅成热液金矿床 4 个阶段成矿模式示意图( 引自 Richards，1995) ?后弧、碰撞期后或弧碰撞构造环境内均可能有碱性岩浆产生; ?碱性岩浆可沿横切岩石圈断裂，特别是两组构造交汇部位，侵入到地壳浅部; ?岩浆热液流体在特定构造部位形成斑岩型铜 － 钼 － 金矿石或矿胚; ?大气降水为主的含矿热液流体可沿晚期构造通道运移与沉淀，从而形成金 － 碲矿石
具体来看，这类矿床是由氧化的、富含水和卤素的碱性岩浆侵位造成的。碱性岩浆中氧逸度和溶解水呈正相关关系。富含水的高氧化态岩浆有利于金大量沉淀，因为硫化物饱和受到了抑制，硫大多呈硫酸盐而不是呈硫化物存在于熔融体中，从而使进入硫化物相的金减少到了最少。另外卤素含量也是增加矿化潜力的另一个重要因素。碱性岩浆，特别是钾质岩浆富含 F 和 Cl。氯化物溶解度增加导致金的数量也增加，因为在岩浆脱挥发分期间，金作为氯化物的络合物而进入了挥发相。富含挥发分的热液流体沿着深部构造通道从深部快速而且可能是爆发性地上升，在地表附近与大气还原水混合，从而造成了金的沉淀和富集。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 大多数碱性岩和相关的金矿床都形成于由挤压变为拉伸的构造转变时期，弧后位置、张性环境及俯冲期或俯冲期后的一段时期对矿化形成特别有利。
2) 矿化与碱性火成岩有关，容矿岩石包括碱性长石质正长岩、含似长石 ( 霞石、白榴石、黝方石、方沸石) 的正长岩、暗色正长岩、粗安岩，及相关的爆破角砾岩等 ( 表 2) 。容矿岩石还可能包括碎屑岩、页岩、泥岩和砂岩，以及不纯的细粒炭质石灰岩和块状砂屑石灰岩。
3) 含金碱性斑岩体的存在是寻找大规模、高品位金矿的有效标志，一般来讲，热液蚀变愈宽，寻找此类矿体的可能性就愈大。但是，如观察到 “斑岩核部”已裸露地表，将很难再找到该类型的金矿床。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 断裂构造标志。例如，北美西部许多与第三纪碱性岩有关的金矿床都产在 18 亿 ～ 16. 5 亿年或 14 亿年的 NE 向构造与 11 亿年的 SN 向构造交汇处，或者产在古元古代侵入事件发生地区，如大洋洲东北部的拉多拉姆矿床矿化是由 SN 向陡倾到直立的 Letomazien 构造和匙形的 SEE 向铲状断层所控制。
2) 钾质蚀变发育异常强烈而广泛 ( 钾长石、黑云母、绢云母) ，其次，侵入岩还广泛发育有黄铁矿和碳酸盐 ( 方解石) 蚀变，围岩发育有硅质和泥质 ( 伊利石、绢云母、黄钾铁矾，其次为钒云母) 蚀变，有时还含有钠长石和冰长石 ( 表 2) 。
3) 泥质岩类或富炭质沉积岩等具还原性的岩石类型是高品位金矿体的有利标志，一旦含金碱性岩浆侵位于上述围岩中，即可形成高品位金矿体。
4) 在一些矿化区范围内，尽管很难直观辨别是否存在具工业价值的金矿体，但是热液角砾岩带、各类石英脉和热液蚀变带的存在反映了长时间和多期次的热液活动，同时也是寻找富矿囊的“指纹”。
图 4 巴布亚新几内亚波尔盖拉金矿床航空磁异常与含金碱性侵入杂岩体的关系( 引自 Richards，1995，修编)
( 3) 地球物理找矿标志
1) 含金碱性火成岩往往含大量磁铁矿，因此，在一些碱性火成岩发育区常常出现航磁异常。尽管目前还不能根据磁异常来定量确定岩体的侵位深度和体积，但是磁异常的强弱程度反映了岩体的相对大小，磁异常愈强，说明含磁铁矿的岩体分布范围愈大。地球物理测量表明，在巴布亚新几内亚波尔盖拉侵入杂岩体周围存在 5km 宽的航磁异常 ( 图 4) ，暗示该地区下面存在巨大岩基，而出露地表的球状小岩株则是这一巨大岩基的露头标志。
2) 由于含金碱性岩体含有较多的黄铁矿，故激发极化测量可圈出黄铁矿带。
( 4) 地球化学标志
1) 与碱性岩有关的金矿床标志元素有 Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn、F、Ba、V、Te 和 Bi。
2) 与碱性岩石有关的岩浆 － 热液金矿床与钙 － 碱性岩石的矿床相比，相对贫锌、铅和银。
3) 与碱性岩有关的浅成热液脉的典型特征也是锌和铅的含量相对较低，Ag / Au 比值也低。
( 项仁杰 杨宗喜)
长孙支五味： 铁矿资源类型如下:(一)沉积变质型铁矿床这类铁矿床又称受变质沉积型铁矿床,主要产于前寒武纪(太古宙、元古宙)古老的区域变质岩系中,是我国十分重要的铁矿类型,其储量占全国总储量的 57.8%.并具有“大、贫、浅、易(选)...
新荣区15859086083： 如何确定某金矿为浅成低温热液型 - ？
长孙支五味： 金矿床类型复杂多样.主要有砾岩型、绿岩带型、石英脉型、韧性剪切带型、卡林型、斑岩型、浅成低温热液型、火山岩型、新生代砂矿等.金矿一般要经历相当长的地质时期,通过多种来源、地质构造演化和多次成矿作用叠加才可能形成.
新荣区15859086083： 提高金属材料强度的途径有哪些 - ？
长孙支五味： 可通过以下5 种途径提高金属材料的强度 1)进行热处理工艺,按照所需要的性能和组织进行热处理,淬火 回火 正 火等.汽车零件,既要保留心部的韧性,又要改变表面的组织以提高硬 度就是采用表面高频淬火或渗碳、氰化等热处理工艺来提...
新荣区15859086083： 什么是爱因斯坦模型 - ？
长孙支五味： 爱因斯坦模型是一种固体模型,基于三种假设:晶格中的每一个原子都是三维量子谐振子; 原子不互相作用; 所有的原子都以相同的频率振动(与德拜模型不同). 第一个假设是相当准确的,而第二个假设则不是.如果原子真的不互相作用,...
新荣区15859086083： 后期草莓苗长得很快,应该如何预防?在什么时候? - ？
长孙支五味： 培土或补苗,深不埋心为度,定植后即灌1次透水,水干后及时检查秧苗情况,松土;亩复合肥提高越冬能力.春季开花结果期为水分敏感期,应保持土壤湿润.灌水时结合施入氮磷复合肥或叶面喷肥,水分不宜过多. 草莓移栽成活后.果实采...
新荣区15859086083： 白色毛衣沾上黄色的油渍怎么清洗干净? - ？
长孙支五味： 1、洗衣服上的红墨水渍:新渍先用冷水洗,再用温肥皂液浸泡一会儿,再用清水漂洗;陈渍可先用洗涤剂洗,再用10%的酒精溶液搓擦即可祛除. 2、墨渍:可用饭粒和洗涤剂调匀,涂在污渍部分搓擦,再用清水漂洗干净;也可用一份酒精、...
新荣区15859086083： 如何对建立出来的温度控制系统数学模型进行分析 - ？
长孙支五味： 建立控制系统微分方程的主要步骤有:(1)明确要解决问题的目的和要求,确定系统的输入变量和输出变量.(2)全面深入细致地分析系统的工作原理、系统内部各变量间的关系.在多数情况下,所研究的系统比较复杂,涉及到的因素很多,不...
新荣区15859086083： Pipephase求助.想生成水合物生成曲线 - ？
长孙支五味： (1)液态水的存在 液态水的存在是生成水合物的必要条件. (2)低温 低温是形成水合物的重要条件,天然气的温度必须等于或低于天然气中水汽的露点. (3)高压 组成相同的气体,水合物生成温度随压力升高(降低)而升高(降低) (4)其它条件 压力的波动,气流方向改变及微小水化晶的存在.
新荣区15859086083： 爱因斯坦模型,德拜模型主要假设,结论,差别原因.谢谢啦急,求高手帮助 - ？
长孙支五味： 爱因斯坦模型,假设:1.认为晶格中的各原子都是相互独立的2.所有原子具有相同的频率w03.晶格中每一个原子可以沿三个方振动共有3N个频率为w0的振动爱因斯坦理论跟经典理论比改进十分显著,能反应出Cv在低温时下降的趋势,但是在低温范围下降太陡,与实验值不符合德拜模型:考虑到了频率的分布,德拜模型把晶格当成弹性介质处理,他具体分析的是各项同性的弹性介质,对于一定的波数矢量q,有一个纵波,两个独立的横波. 德拜模型低温极限是正确的, 差别原因,就是爱因斯坦认为每个原子振动频率都是相同的,而德拜考虑到了频率分布.我自己理解,不一定都对
